JPH08143361A - Carbonaceous brick for blast furnace excellent in alkali resistance and its production - Google Patents

Carbonaceous brick for blast furnace excellent in alkali resistance and its production

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JPH08143361A
JPH08143361A JP6282236A JP28223694A JPH08143361A JP H08143361 A JPH08143361 A JP H08143361A JP 6282236 A JP6282236 A JP 6282236A JP 28223694 A JP28223694 A JP 28223694A JP H08143361 A JPH08143361 A JP H08143361A
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Abstract

PURPOSE: To improve an alkali resistance of a carbonaceous brick without damaging strength and thermal characteristics and to elongate a life of a blast furnace. CONSTITUTION: 1-20wt.% Al powder having <=2.5μm average grain size is compounded to a carbon starting material such as synthetic graphite and calcined anthracite, and the mixture is kneaded with an org. binding material and formed, then calcined in a reducing atmosphere containing CO or an inert atmosphere containing nitrogen, and the carbonaceous brink for the blast furnace in which a part of an open hole is packed with a filamental Al2 O3 , AlN crystal and/or aluminum oxide nitride and having <=11% apparent porosity and expansion coefficient of <=3 at alkali resistance test is produced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高炉用炭素質レンガとそ
の製造方法に関する。より詳しくは、低気孔率で耐アル
カリ性に優れ、特に高炉炉組織構造の内張りに使用した
場合に高炉寿命を改善することができる高炉用炭素質レ
ンガとその製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbonaceous brick for a blast furnace and a method for producing the same. More specifically, it relates to a carbonaceous brick for a blast furnace, which has a low porosity and an excellent alkali resistance, and can improve the life of the blast furnace particularly when used for the lining of the blast furnace structure structure, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在の鉄鋼製造プロセスにおいて、溶銑
の生産は溶解炉 (高炉) を用いた鉄鋼石の溶融還元が主
流である。この高炉の寿命は近年著しく長くなってきた
が、この高炉の延命には、高炉耐火物の補修技術の進歩
が大きく貢献している。一例を挙げれば、シャフト部耐
火物では、熱間における不定形耐火物の吹き付け補修法
やステーブクーラーの取り替え等の延命技術が既に確立
しており、この部分の耐火物の損耗は高炉炉命を律する
要因ではなくなってきている。
2. Description of the Related Art In the present steel manufacturing process, the mainstream of hot metal production is smelting reduction of iron ore using a melting furnace (blast furnace). Although the life of this blast furnace has become remarkably long in recent years, progress in the repair technology of blast furnace refractories has greatly contributed to the extension of the life of this blast furnace. As an example, for shaft refractories, life extension technologies such as hot spraying repair of irregularly shaped refractory and replacement of stave cooler have already been established, and the wear of refractory in this part causes blast furnace life. It is no longer the controlling factor.

【0003】これに対し、高炉炉底部では、常時溶銑が
プールされているため、熱間での直接的な補修は非常に
困難である。このため、現在までのところ、炉底部耐火
物の直接的な補修技術は存在せず、鉄皮を介して耐火物
を冷却することにより侵食を防止するといった間接的な
延命技術に留まっており、より耐用性に優れた炉底用耐
火物の開発が望まれている。
On the other hand, in the bottom of the blast furnace, hot metal is always pooled, so it is very difficult to directly repair the hot metal. For this reason, up to now, there is no direct repair technology for the furnace bottom refractory, and it is limited to an indirect life prolonging technology that prevents erosion by cooling the refractory through the iron shell, It is desired to develop a refractory material for the hearth, which is more durable.

【0004】この炉底用耐火物としては、炭素質レンガ
(ブロック) の使用が主流である。これは、炭素が他材
質に比較して融点が非常に高く、高温での強度劣化が少
ないこと、そして耐スラグ性に優れていて、熱伝導率が
良好であることから、先に述べた鉄皮を介した冷却が容
易であるといった、有利な高温特性を有するためであ
る。
As the refractory for the hearth, carbonaceous bricks are used.
The use of (block) is the mainstream. This is because carbon has a very high melting point compared to other materials, less deterioration in strength at high temperatures, excellent slag resistance, and good thermal conductivity. This is because it has advantageous high temperature characteristics such as easy cooling through the skin.

【0005】炭素質レンガの主原料は、土壌黒鉛、鱗状
黒鉛、焙焼無煙炭、冶金用コークス、人造黒鉛等の炭素
原料である。これらの中でも、例えば焙焼無煙炭は耐溶
銑性に優れているが熱伝導性に劣り、それに対して人造
黒鉛は熱伝導率に優れている反面、耐溶銑性に劣り、こ
れからなるレンガは加炭溶解しやすいといったように、
それぞれに長所・短所をもっている。このためレンガ設
計の際には、必要な特性を考慮して選択した炭素原料を
1種のみ、或いは2種以上を適当な割合で混合して使用
する。炭素質レンガの製造においては、この炭素原料
を、フェノール樹脂やピッチといった有機系結合材とと
もに混練し、高圧プレスや押出成形法により所定形状に
成形後、成形体を焼成して、製品としている。焼成は、
レンガの酸化を防止するため、成形体を収容した容器内
にコークス粉を充填し、これを密閉して焼成するのが普
通である。
Main raw materials of carbonaceous bricks are carbon raw materials such as soil graphite, scaly graphite, roasted anthracite, coke for metallurgy and artificial graphite. Among these, for example, roasted anthracite is excellent in hot metal resistance but inferior in thermal conductivity, while artificial graphite is excellent in thermal conductivity, on the other hand, inferior in hot metal resistance, and bricks made of this are carburized. It is easy to dissolve,
Each has its strengths and weaknesses. For this reason, when designing bricks, only one kind of carbon raw material selected in consideration of necessary characteristics or two or more kinds of carbon raw materials are mixed and used at an appropriate ratio. In the production of carbonaceous bricks, this carbon raw material is kneaded together with an organic binder such as phenol resin or pitch, molded into a predetermined shape by a high pressure press or an extrusion molding method, and then the molded body is fired to obtain a product. Firing
In order to prevent the oxidation of bricks, it is usual to fill the container containing the molded body with coke powder, seal it, and bake it.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】炭素質レンガは、前述
したように高温特性に優れているものの、耐アルカリ性
に劣るという欠点がある。これは、主原料である炭素原
料が、灰分としてAl2O3、SiO2等の酸化物成分を含んで
おり、これが炭素質レンガに持ち込まれてアルカリと反
応するためであると考えられている。より詳しく説明す
ると、高炉炉内ではコークス等の装入原料に由来するア
ルカリ成分(主にカリウム)が高炉の操業とともに蓄積
され、蒸発・凝固を繰り返して炉内を循環している。こ
の一部は炉底部にも達し、炭素質レンガ内に浸透・蓄積
する。レンガ内に侵入したアルカリ成分は、炭素質レン
ガ中に存在するAl2O3、SiO2等の酸化物と反応して、ア
ルカリ珪酸塩を生成する。この反応は体積膨張を伴うた
め、レンガ組織に亀裂が発生し、組織を脆化させること
が知られている。
Although carbonaceous bricks are excellent in high temperature characteristics as described above, they have a drawback that they are inferior in alkali resistance. It is believed that this is because the carbon material, which is the main material, contains oxide components such as Al 2 O 3 and SiO 2 as ash, which are brought into carbonaceous bricks and react with alkalis. . More specifically, in the furnace of the blast furnace, an alkaline component (mainly potassium) derived from a charging raw material such as coke is accumulated with the operation of the blast furnace, and evaporates and solidifies repeatedly to circulate in the furnace. Part of this reaches the bottom of the furnace and penetrates and accumulates in the carbonaceous bricks. The alkali component invading the brick reacts with oxides such as Al 2 O 3 and SiO 2 existing in the carbonaceous brick to form an alkali silicate. Since this reaction is accompanied by volume expansion, it is known that the brick structure cracks and the structure becomes brittle.

【0007】このアルカリによる脆化層の発生(以下、
アルカリ脆化ということがある)を防止する手段とし
て、灰分含有量の少ない石油コークス、石炭コークス等
を炭素原料に使用することで、アルカリとの反応を防止
することが公知である(特開昭59−195580号公報)。し
かし、本発明者らが、各種レンガ材を試作し、カリウム
ガスを添加した不活性雰囲気の炉内でレンガに人為的に
アルカリ脆化を発生させる試験を種々の温度で実施した
ところ、灰分含有量の極めて低い高純度黒鉛を原料とし
た場合でも、カリウムの液相存在温度でアルカリ脆化が
進行するという知見を得た。
Generation of an embrittlement layer due to this alkali (hereinafter,
As a means for preventing alkali embrittlement), it is known to prevent the reaction with alkali by using petroleum coke, coal coke or the like having a low ash content as a carbon raw material (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-187242). 59-195580). However, the present inventors prototyped various brick materials, when performing a test to artificially generate alkali embrittlement on bricks in a furnace of an inert atmosphere to which potassium gas was added at various temperatures, containing ash. It was found that alkali embrittlement proceeds at the liquid phase existence temperature of potassium even when a very low amount of high-purity graphite is used as a raw material.

【0008】また、同じ試験法でAl2O3 レンガを試料に
用いたところ、見掛気孔率の大小が脆化の程度と一致す
ることが分かった。即ち、見掛気孔率が13%程度のAl2O
3 レンガでは、膨潤、亀裂の発生、剥離といった脆化特
有の変化が認められたのに対し、同組成であっても、見
掛気孔率がほぼ0%の緻密質Al2O3 セラミックス材では
アルカリ脆化の発生は認められなかった。
Further, when Al 2 O 3 brick was used as a sample by the same test method, it was found that the magnitude of the apparent porosity was in agreement with the degree of embrittlement. That is, Al 2 O with an apparent porosity of about 13%
In the case of 3 bricks, changes peculiar to embrittlement such as swelling, cracking, and peeling were observed, but even with the same composition, in a dense Al 2 O 3 ceramic material with an apparent porosity of almost 0%. No occurrence of alkali embrittlement was observed.

【0009】これら試験結果から、前述のアルカリ珪酸
塩の発生による炭素質レンガの脆化は、アルカリ脆化要
因の一つであるものの、灰分量の低減だけでは十分でな
く、開気孔を介したレンガ内へのアルカリの浸透・蓄積
を防止することがアルカリ脆化の抑制に必要であること
が判明した。
From these test results, although the embrittlement of the carbonaceous brick due to the generation of the above-mentioned alkali silicate is one of the factors causing the alkali embrittlement, it is not sufficient to reduce the ash content alone, and it is possible that the embrittlement occurs through the open pores. It was found that preventing alkali from penetrating and accumulating in bricks is necessary to suppress alkali embrittlement.

【0010】炭素質レンガの気孔の低減については、レ
ンガへの溶銑浸透を防止する観点から、これまでにも検
討が行われている。特に、高炉の解体調査において、1
μm程度の大きさの気孔にも溶銑が浸透していることが
分かっており、レンガ中の1μm以上の気孔量を減少さ
せる手段がいくつか提案されている。
The reduction of pores in carbonaceous bricks has been studied so far from the viewpoint of preventing hot metal penetration into bricks. Especially in the dismantling of blast furnace,
It is known that the hot metal has penetrated into pores having a size of about μm, and some means for reducing the amount of pores of 1 μm or more in brick have been proposed.

【0011】例えば、製銑研究第331 号 (1988) p.1-6
には、炭素質レンガの製造工程において金属Siを添加
し、焼成工程でこれを雰囲気ガスと反応させることで、
気孔中にSi−O−N系化合物の繊維状結晶を生成させ
て、気孔を細孔化させることが提案されている。この方
法によれば、レンガの見掛気孔率自体は低減しないもの
の、全気孔率に占める1μm以下の気孔の割合が増加し
たことが報告されている。しかし、この方法を適用し、
気孔の細孔化を図っている市販の黒鉛−SiC系レンガに
ついて、前記したアルカリ脆化試験を実施したところ、
このレンガでも脆化が進行することが確認された。従っ
て、アルカリ脆化を抑制するには、気孔の細孔化のみな
らず、気孔率の低減を図ることが重要であることが分か
った。
For example, Ironmaking Research No. 331 (1988) p.1-6
For, by adding metal Si in the manufacturing process of carbonaceous bricks, by reacting this with atmospheric gas in the firing process,
It has been proposed to form fibrous crystals of Si-O-N compound in the pores to make the pores fine. According to this method, although the apparent porosity of the brick itself is not reduced, it has been reported that the proportion of pores of 1 μm or less in the total porosity is increased. But applying this method,
When the above-mentioned alkali embrittlement test was carried out on a commercially available graphite-SiC-based brick in which pores were made into pores,
It was confirmed that embrittlement also progressed with this brick. Therefore, in order to suppress the alkali embrittlement, it was found that it is important not only to make the pores smaller, but also to reduce the porosity.

【0012】また、特開平2−172882号公報には、耐酸
化性の向上を目的として、平均粒径1μm以下の金属超
微粉を含んだ溶液を炭素質レンガに加圧含浸すること
で、開気孔を充填することが提案されている。しかし、
大型高炉の炉底部に用いる炭素質ブロックは600 mm×70
0 mm×3000 mm といった大型ブロックであるため、1μ
m以下の超微粉であってもブロックの中心部にまで均等
に含浸が行われ、効果的に開気孔の充填が図れるかは疑
問である。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 172882/1990, for the purpose of improving the oxidation resistance, a carbonaceous brick is impregnated with a solution containing ultrafine metal powder having an average particle size of 1 μm or less. It has been proposed to fill the pores. But,
The carbonaceous block used at the bottom of the large blast furnace is 600 mm x 70
1 μ because it is a large block of 0 mm × 3000 mm
It is doubtful whether even the ultrafine powder of m or less can be impregnated evenly into the center of the block and effectively fill the open pores.

【0013】ここに、本発明の目的は、アルカリ脆化が
抑制された、耐アルカリ性に優れた高炉内張り用炭素質
レンガとその製造方法を提供することである。具体的に
は、脆化層の発生原因となる炭素質レンガの開気孔の量
(気孔率) を低減することによって上記目的を達成する
ことが本発明の課題である。
It is an object of the present invention to provide a carbonaceous brick for blast furnace lining, which has suppressed alkali embrittlement and is excellent in alkali resistance, and a method for producing the same. Specifically, the amount of open pores in the carbonaceous brick that causes the embrittlement layer.
It is an object of the present invention to achieve the above object by reducing (porosity).

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために研究した結果、炭素質レンガの製造原
料に、微細な金属Al粉末を添加して特定雰囲気中で焼成
を行うと、繊維状のAl 2O3 またはAlN が生成して、これ
が開気孔を充填する結果、炭素質レンガの気孔率が大き
く低減し、アルカリ脆化が起こりにくくなることを見出
し、本発明に到達した。
Means for Solving the Problems The present inventors have
As a result of research to solve the problem,
Fine Al powder is added to the material and fired in a specific atmosphere
And the fibrous Al 2O3Or AlN generates and this
As a result of filling the open pores, the porosity of the carbonaceous brick is large.
Found that the alkali embrittlement is less likely to occur
Then, the present invention has been reached.

【0015】ここに、本発明により、開気孔の一部が繊
維状のアルミニウム酸化物および/または窒化物によっ
て充填されている、見掛け気孔率が11%以下、耐アルカ
リ性試験での膨張率が0.5 以下の、低気孔率で耐アルカ
リ性に優れた高炉用炭素質レンガが提供される。ここ
で、耐アルカリ性試験での膨張率とは、詳しくは、実施
例1において説明するように、カリウムガスを含有する
アルゴン雰囲気中で600 ℃に1時間保持した後の、成形
方向と同方向での膨張率を意味する。
According to the present invention, some of the open pores are filled with fibrous aluminum oxide and / or nitride, the apparent porosity is 11% or less, and the expansion coefficient in the alkali resistance test is 0.5. The following carbonaceous bricks for blast furnace having low porosity and excellent alkali resistance are provided. Here, the expansion coefficient in the alkali resistance test is, as described in detail in Example 1, in the same direction as the molding direction after holding at 600 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere containing potassium gas. Means the expansion rate of.

【0016】本発明の高炉用炭素質レンガは、1種また
は2種以上の炭素原料、平均粒径が25μm以下の金属ア
ルミニウム粉末、および有機系結合材を含む混合物を混
練・成形後、CO (一酸化炭素) 含有還元性雰囲気中ま
たは窒素含有不活性雰囲気中で焼成することにより製造
できる。好適態様にあっては、金属アルミニウム粉末の
配合量が炭素原料と金属アルミニウム粉末との合計量に
基づいて 0.1〜20wt%の範囲である。
The carbonaceous brick for blast furnace of the present invention is prepared by kneading and molding a mixture containing one or more carbon raw materials, metallic aluminum powder having an average particle size of 25 μm or less, and an organic binder, and then CO ( It can be produced by firing in a reducing atmosphere containing carbon monoxide) or an inert atmosphere containing nitrogen. In a preferred embodiment, the blending amount of the metal aluminum powder is in the range of 0.1 to 20 wt% based on the total amount of the carbon raw material and the metal aluminum powder.

【0017】[0017]

【作用】以下、本発明の炭素質レンガとその製造方法に
ついて詳細に説明する。本発明の炭素質ブロックの主原
料となる炭素原料としては、従来と同様に、土壌黒鉛、
鱗状黒鉛、焙焼無煙炭、人造黒鉛、冶金用コークス等か
ら選択できるが、これらに限定されるものではない。よ
り灰分の少ない石油コークス、石炭ピッチコークス、カ
ーボンブラックなども使用可能である。炭素原料は、1
種もしくは2種以上を使用できる。好ましい炭素原料
は、人造黒鉛および焙焼無煙炭の一方または両方であ
る。
The carbonaceous brick of the present invention and the method for producing the same will be described in detail below. The carbon raw material as the main raw material of the carbonaceous block of the present invention, as in the conventional, soil graphite,
It can be selected from scaly graphite, roasted anthracite, artificial graphite, metallurgical coke, etc., but is not limited thereto. It is also possible to use petroleum coke, coal pitch coke, carbon black, etc., which have a lower ash content. 1 carbon source
Species or two or more species can be used. The preferred carbon feedstock is one or both of artificial graphite and roasted anthracite.

【0018】結合材は、成形時に炭素原料を結合して成
形を可能にすると共に、焼成時には炭化して、生成した
炭化組織によって、骨材である炭素原料を結合する作用
を果たす。この作用を発揮しうる任意の有機物を結合材
として使用することができるが、好ましい結合材はフェ
ノール樹脂およびピッチ (例、タールピッチ) の一方ま
たは両方である。結合材の配合量は、主原料である炭素
原料に対して1〜20wt%の範囲が適当である。
The binder serves to bond the carbon raw materials during the molding to enable the molding, and carbonizes during the firing so as to bond the carbon raw material as the aggregate by the carbonized structure generated. Although any organic material capable of exerting this action can be used as the binder, the preferred binder is one or both of a phenolic resin and pitch (eg tar pitch). The compounding amount of the binder is appropriately in the range of 1 to 20 wt% with respect to the carbon raw material as the main raw material.

【0019】本発明によれば、炭素原料と結合材に加え
て、金属アルミニウム粉末 (以下、Al粉末という) をさ
らに配合する。Al粉末としては、平均粒径が25μm以下
の微粉末を使用する。それにより、焼成後に得られた炭
素質レンガの気孔率が著しく低減し、耐アルカリ性の顕
著な向上が得られる。
According to the present invention, metallic aluminum powder (hereinafter referred to as Al powder) is further blended in addition to the carbon raw material and the binder. As the Al powder, fine powder having an average particle size of 25 μm or less is used. Thereby, the porosity of the carbonaceous brick obtained after firing is remarkably reduced, and the alkali resistance is remarkably improved.

【0020】平均粒径が25μmを超える比較的粗大なAl
粉末を使用すると、得られた炭素質レンガの気孔率は低
下するものの、耐アルカリ性は十分に改善されない。ま
た、粗大なAl粉末では、レンガ内部にAl蒸発による閉気
孔が発生するため、得られたレンガの強度が著しく低下
する。Al粉末ではなく、Si粉末を配合した場合には、25
μm以下の微粉末を使用しても、気孔率の低下と耐アル
カリ性の向上のいずれの効果も得られない。
Relatively coarse Al having an average particle size exceeding 25 μm
When powder is used, the porosity of the obtained carbonaceous brick is lowered, but the alkali resistance is not sufficiently improved. Further, with coarse Al powder, closed pores are generated inside the brick due to Al evaporation, so that the strength of the obtained brick is significantly reduced. If Si powder is used instead of Al powder, 25
Even if a fine powder having a particle size of less than μm is used, neither the effect of lowering the porosity nor the improvement of alkali resistance can be obtained.

【0021】特に、成形後の焼成雰囲気がCO含有還元
性雰囲気である場合には、平均粒径20μm以下、より好
ましくは15μm以下のより微細なAl粉末を使用すること
が好ましい。焼成雰囲気がN2 含有不活性雰囲気の場合
には、好ましくは平均粒径が20μm以下のAl粉末を使用
する。なお、使用するAl粉末の平均粒径が大きすぎる時
には、成形前の混合時に粉砕を行うことで、本発明に規
定する平均粒径を満たすようにAl粉末の粒径を低減させ
てもよい。
Particularly, when the firing atmosphere after molding is a CO-containing reducing atmosphere, it is preferable to use finer Al powder having an average particle size of 20 μm or less, more preferably 15 μm or less. When the firing atmosphere is an N 2 -containing inert atmosphere, Al powder having an average particle size of 20 μm or less is preferably used. When the average particle size of the Al powder to be used is too large, the particle size of the Al powder may be reduced so as to satisfy the average particle size specified in the present invention by pulverizing at the time of mixing before molding.

【0022】Al粉末の配合量は、炭素原料の合計重量に
基づいて 0.1〜20wt%の範囲が好ましく、より好ましく
は 0.5〜5wt%の範囲である。Al粉末の配合量が0.5 wt
%以下では、気孔率の低減が不十分である。一方、20wt
%を超える多量のAl粉末を配合すると、焼成時の体積膨
張でレンガに亀裂が発生する可能性がある。Al粉末の純
度は特に制限されないが、95wt%以上のものが好まし
い。
The Al powder content is preferably in the range of 0.1 to 20 wt%, more preferably 0.5 to 5 wt% based on the total weight of the carbon raw material. 0.5 wt% Al powder
% Or less, the reduction in porosity is insufficient. On the other hand, 20wt
If a large amount of Al powder exceeding 100% is blended, the brick may crack due to volume expansion during firing. The purity of the Al powder is not particularly limited, but 95% by weight or more is preferable.

【0023】炭素質レンガの製造工程のうち、混練と成
形は従来と同様に行う。即ち、上記の炭素原料とAl粉末
を混合し、必要であれば粉砕する。この混合物に有機系
結合材を加えて混練し、必要により熟成した後、油圧プ
レス、静水圧プレス、押出成形などの適当な手段で所望
形状に加圧成形する。なお、炭素質レンガの性能に著し
い悪影響を及ぼさない範囲で、上記以外の任意添加成分
を、粉末混合時または混練時に添加することができる。
このような任意添加成分の例としては、SiCなどの金属
炭化物粉末、Si粉末などのAl以外の金属粉末、さらにSi
3N4 等の窒化物粉末などが挙げられる。
In the manufacturing process of carbonaceous bricks, kneading and molding are performed in the same manner as in the past. That is, the above carbon raw material and Al powder are mixed and pulverized if necessary. An organic binder is added to this mixture, and the mixture is kneaded, aged if necessary, and then pressure-molded into a desired shape by an appropriate means such as a hydraulic press, a hydrostatic press, and extrusion molding. It should be noted that optional additive components other than those described above can be added during powder mixing or kneading as long as the performance of the carbonaceous brick is not significantly adversely affected.
Examples of such optional additives include metal carbide powders such as SiC, metal powders other than Al such as Si powder, and Si
Nitride powder such as 3 N 4 may be used.

【0024】得られた成形体を乾燥後に焼成するのであ
るが、本発明では、焼成はCO含有還元性雰囲気中ま
たは窒素含有不活性雰囲気中で行う。CO含有還元性
雰囲気は、COガス単独か、またはCOと他の還元性ガ
ス (例、水素) および不活性ガス (例、N2 、アルゴ
ン、ヘリウム等) から選んだ1種もしくは2種以上との
混合ガスの雰囲気でよく、この雰囲気を成形体の周囲に
流通させるか、或いは成形体をこの雰囲気の密閉容器内
に収容して焼成を行うことができる。
The obtained molded product is fired after drying. In the present invention, the firing is performed in a CO-containing reducing atmosphere or a nitrogen-containing inert atmosphere. The CO-containing reducing atmosphere includes CO gas alone, or one or more selected from CO and other reducing gases (eg, hydrogen) and inert gases (eg, N 2 , argon, helium, etc.). The mixed gas atmosphere may be used, and this atmosphere may be circulated around the molded body, or the molded body may be housed in a sealed container having this atmosphere for firing.

【0025】また、従来技術と同様、密閉した焼成容器
内に成形体をコークス粉と一緒に充填することによって
も、CO含有還元性雰囲気を生じさせることができる。
即ち、この場合には、コークス粉が空気中の酸素と反応
するため、焼成時の雰囲気はCO(g) 、CO2(g)、N
2(g)の混合ガスとなる。1000℃以上ではCO2 はさらに
コークスと反応し、COとなり、この混合ガス雰囲気は
CO含有還元性雰囲気となる。従って、この場合には成
形体の周囲雰囲気は空気のままでよく、焼成時の加熱中
にCO含有還元性雰囲気が生成する。
Further, as in the prior art, a CO-containing reducing atmosphere can also be generated by filling a compact with a coke powder in a closed firing container.
That is, in this case, since the coke powder reacts with oxygen in the air, the atmosphere during firing is CO (g), CO 2 (g), N 2.
It becomes a mixed gas of 2 (g). At 1000 ° C. or higher, CO 2 further reacts with coke to become CO, and this mixed gas atmosphere becomes a CO-containing reducing atmosphere. Therefore, in this case, the atmosphere around the molded body may remain air, and a CO-containing reducing atmosphere is generated during heating during firing.

【0026】一方、窒素含有不活性雰囲気としては、N
2 ガス単独か、またはN2 ガスと他の不活性ガス (アル
ゴン、ヘリウム等) との混合ガスの雰囲気が使用でき
る。焼成温度は1000〜2000℃、好ましくは1200〜1500℃
の範囲が適当であり、焼成時間は成形体の大きさにもよ
るが通常は24時間以上である。
On the other hand, the nitrogen-containing inert atmosphere is N
An atmosphere of two gases alone or a mixed gas of N 2 gas and another inert gas (argon, helium, etc.) can be used. Firing temperature is 1000-2000 ℃, preferably 1200-1500 ℃
Is suitable, and the firing time is usually 24 hours or longer, although it depends on the size of the molded product.

【0027】本発明では、焼成する成形体がAl粉末を含
有する。焼成時には、このAl粉末が周囲の炭素原料のC
と反応し、次の(1) 式に従って炭化アルミニウム(Al
4C3) が生成する。 4 Al(s)+3C(s) → Al4C3(s) ‥‥ (1) 焼成雰囲気がCO含有還元性雰囲気である場合、この反
応で生成したAl4C3(s)が雰囲気中のCO(g) と反応し
て、Al2O3(s)が生成する。ただし、実際には、この反応
はAl粉末の蒸発により生成したAl(g) が関与して起こ
る。即ち、Al4C3(s)は安定であり、Al4C3(s)と平衡に存
在する気相種の中でAl(g) の分圧が最も高く、実際には
Al(g) とCO(g) が反応してAl2O3(s)が発生する。この
反応は気相反応であるため、反応生成物のAl2O3(s)は、
気相の拡散経路である開気孔に沿った繊維状結晶とな
り、この開気孔を効果的に充填する。
In the present invention, the compact to be fired contains Al powder. At the time of firing, this Al powder is C of the surrounding carbon raw material.
Reacts with aluminum carbide (Al
4 C 3 ). 4 Al (s) +3 C (s) → Al 4 C 3 (s) (1) When the firing atmosphere is a CO-containing reducing atmosphere, the Al 4 C 3 (s) produced by this reaction is It reacts with CO (g) to produce Al 2 O 3 (s). However, in reality, this reaction involves Al (g) generated by evaporation of Al powder. That is, Al 4 C 3 (s) is stable, and the partial pressure of Al (g) is the highest among the vapor phase species existing in equilibrium with Al 4 C 3 (s),
Al (g) and CO (g) react with each other to generate Al 2 O 3 (s). Since this reaction is a gas phase reaction, the reaction product Al 2 O 3 (s) is
The fibrous crystals are formed along the open pores, which are diffusion paths of the gas phase, and the open pores are effectively filled.

【0028】図1に、熱力学的に計算したAl2O3(s)が生
成するCOガス分圧と温度との関係を示す。図中の平衡
曲線より上部がAl2O3(s)の安定領域であり、この図か
ら、例えば1400℃でCOガス分圧が10-3(atm) 以上であ
ればAl2O3(s)が安定して生成することが分かる。従っ
て、Al2O3 の生成による開気孔低減のためには、焼成雰
囲気中のCOガス分圧がこの図中のAl2O3 安定領域にな
るように選択すべきである。ただし、これに必要なCO
ガス分圧の下限は、焼成温度が1600℃でも10-2 atmと小
さいので、COガスを1%以上含有していれば十分であ
る。
FIG. 1 shows the relationship between the partial pressure of CO gas generated by Al 2 O 3 (s) calculated thermodynamically and the temperature. The upper part of the equilibrium curve in the figure is the stable region of Al 2 O 3 (s). From this figure, for example, if the CO gas partial pressure is 10 −3 (atm) or more at 1400 ° C., the Al 2 O 3 (s) ) Is stably generated. Therefore, in order to reduce open pores due to the formation of Al 2 O 3 , the CO gas partial pressure in the firing atmosphere should be selected so as to fall within the Al 2 O 3 stable region in this figure. However, the CO required for this
Since the lower limit of the gas partial pressure is as small as 10 -2 atm even at a firing temperature of 1600 ° C, it is sufficient if the CO gas content is 1% or more.

【0029】上記のようにAl4C3(s)と平衡に存在するAl
(g) が反応して消費されるにつれて、Al4C3(s)が分解し
てAl(g) を供給し、最終的に成形体中のAl粉末は、Al4C
3(s)を経て、炭素質レンガの開気孔を埋めたAl2O3(s)の
繊維状結晶となる。ただし、Al粉末のうち開気孔に隣接
するものは、Al4C3(s)を生成せず、固体または液体のAl
が雰囲気中のN2(g)やCO(g) と直接反応して、固体の
窒化物 (AlN)や酸化物(Al2O3)を生成し、やはり開気孔
を充填する。このうち、AlN は、最終的にCO(g) と反
応してAl2O3(s)を生成する。金属Alは蒸気圧が比較的高
いため、上記のAl(g) が関与する反応を受けやすく、効
果的に気孔を充填することができるため、細孔化のみな
らず、気孔量の低減も可能になるものと推測される。
Al existing in equilibrium with Al 4 C 3 (s) as described above
As (g) reacts and is consumed, Al 4 C 3 (s) decomposes to supply Al (g), and finally the Al powder in the compact is Al 4 C.
After 3 (s), it becomes a fibrous crystal of Al 2 O 3 (s) filling the open pores of the carbonaceous brick. However, among the Al powders, those adjacent to the open pores do not generate Al 4 C 3 (s) and are solid or liquid Al.
Reacts directly with N 2 (g) and CO (g) in the atmosphere to form solid nitrides (AlN) and oxides (Al 2 O 3 ), which also fill the open pores. Of these, AlN finally reacts with CO (g) to produce Al 2 O 3 (s). Since metal Al has a relatively high vapor pressure, it is susceptible to the reactions involving Al (g) above and can effectively fill the pores, so it is possible to reduce not only the pore size but also the pore volume. It is supposed to be.

【0030】焼成雰囲気がN2 含有不活性雰囲気、即
ち、COを含んでいない場合も、上記の(1) 式に従っ
て、Al粉末と周囲の炭素原料中のCとの反応でAl4C3(s)
が生成する。ただし、この場合には、Al4C3(s)と平衡に
存在する気相種の中で最も分圧の高いAl(g) がN2(g)と
反応してAlN(s)が生成し、COが存在しないため、AlN
(s)が最終生成物になる。即ち、上の場合と同様に、Al
粉末の大半はAl4C3(s)を経てAlN(s)になるが、AlN(s)の
生成反応が気相反応であるため、生成したAlN(s)は、気
相の拡散経路である開気孔に沿った繊維状結晶となり、
この開気孔を効果的に充填する。また、開気孔に隣接し
て存在するAl粉末は、Al4C3(s)を生成せず、固体または
液体Alが雰囲気中のN2(g)と直接反応してAlN(s)を生成
し、開気孔を充填する。
Even when the firing atmosphere is an N 2 -containing inert atmosphere, that is, when CO is not included, the reaction of Al powder with C in the surrounding carbon raw material causes Al 4 C 3 (in accordance with the above formula (1)). s)
Is generated. However, in this case, AlN (s) is generated by the reaction of Al (g), which has the highest partial pressure among the vapor phase species existing in equilibrium with Al 4 C 3 (s), with N 2 (g). However, since CO does not exist, AlN
(s) becomes the final product. That is, as in the case above, Al
Most of the powders pass through Al 4 C 3 (s) and become AlN (s) .Since the reaction of forming AlN (s) is a gas phase reaction, the generated AlN (s) is generated by the gas phase diffusion route. A fibrous crystal along some open pores,
The open pores are effectively filled. Also, the Al powder existing adjacent to the open pores does not generate Al 4 C 3 (s), but solid or liquid Al directly reacts with N 2 (g) in the atmosphere to generate AlN (s). And fill the open pores.

【0031】焼成雰囲気がN2 に加えてCOを含有して
いると、生成したAlN(s)は上記のようにCOと反応して
Al2O3(s)に変化するが、生成したAl2O3 がAlN に固溶
し、酸窒化アルミニウムが生ずる場合もある。従って、
本発明の方法で焼成後に得られた炭素質レンガの開気孔
を充填しているのは、繊維状のアルミニウム酸化物(Al2
O3) と窒化物(AlN) さらにこれらの固溶体である酸窒化
アルミニウムのいずれかとなる。
When the firing atmosphere contains CO in addition to N 2 , the produced AlN (s) reacts with CO as described above.
Although it changes to Al 2 O 3 (s), the generated Al 2 O 3 may form a solid solution with AlN and aluminum oxynitride may be generated. Therefore,
Filling the open pores of the carbonaceous brick obtained after firing by the method of the present invention is a fibrous aluminum oxide (Al 2
O 3 ), nitride (AlN), and either of these are solid solutions of aluminum oxynitride.

【0032】AlN はAl2O3 に比べて熱伝導率膨張率が黒
鉛材に近いことから、炭素質レンガの持つ高熱伝導性を
損なうことが少なく、加熱・急冷時の母材との膨張差に
よる亀裂発生の傾向も低くなる。その意味では、開気孔
をAlN で充填することになるN2 含有不活性雰囲気での
焼成の方が好ましい。しかし、実施例に示すように、C
O含有還元性雰囲気で焼成して開気孔をAl2O3 で充填し
ても、本発明の目的は十分に達成することができる。
Since AlN has a thermal conductivity expansion coefficient closer to that of a graphite material than Al 2 O 3 , it does not impair the high thermal conductivity of carbonaceous bricks, and the expansion difference between the base material during heating and quenching is small. The tendency for cracks to occur is also reduced. In that sense, firing in an N 2 -containing inert atmosphere, which fills the open pores with AlN, is preferable. However, as shown in the examples, C
The object of the present invention can be sufficiently achieved by firing in an O-containing reducing atmosphere and filling the open pores with Al 2 O 3 .

【0033】なお、いずれの焼成雰囲気でも焼成時に中
間体として生成するAl4C3 は、常温で空気中の水分と反
応して分解する。従って、Al4C3 が残留しないように焼
成時間を十分にとることが望ましいが、焼成後にタール
などを炭素質レンガの表面に塗布することでレンガ内の
水分の侵入を防止できるので、必要であれば、このよう
な処置をとる。
In any firing atmosphere, Al 4 C 3 produced as an intermediate during firing decomposes by reacting with moisture in the air at room temperature. Therefore, it is desirable to take a sufficient firing time so that Al 4 C 3 does not remain, but it is necessary to apply tar etc. to the surface of the carbonaceous brick after firing to prevent the ingress of water in the brick, so it is necessary. If so, take such action.

【0034】[0034]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。実施例中、%および部は特に指定のない限り重量%
および重量部である。
The present invention will be described below in detail with reference to examples. In the examples,% and parts are by weight unless otherwise specified.
And parts by weight.

【0035】(実施例1)炭素原料として粒径範囲2〜
0.002mm の人造黒鉛を単独で使用し、この炭素原料95%
とAl粉末 (平均粒径12μm、純度99.5%) 5%とを混合
した。この粉末混合物100 部に結合材としてタールピッ
チ10部を加えてアイリッヒミキサーにより混練し、次い
で油圧プレスを使用して、800 kg/cm2の加圧下に直径30
mm ×高さ40 mm の円筒状に成形した。この成形体を、
100 %COガスを流通させた雰囲気(COガス分圧1at
m)中、1400℃で24時間焼成して、炭素質レンガを作製し
た。
(Example 1) As a carbon raw material, a particle size range of 2 to
Using artificial graphite of 0.002mm alone, this carbon raw material 95%
And Al powder (average particle diameter 12 μm, purity 99.5%) 5% were mixed. To 100 parts of this powder mixture was added 10 parts of tar pitch as a binder and kneaded in an Erich mixer, and then using a hydraulic press, a diameter of 30 kg under a pressure of 800 kg / cm 2.
It was formed into a cylindrical shape of mm × height 40 mm. This molded body,
Atmosphere with 100% CO gas flowing (CO gas partial pressure 1 at
In m), it was fired at 1400 ° C. for 24 hours to produce a carbonaceous brick.

【0036】得られた炭素質レンガの内部構造をSEM
で観察した結果、レンガ内の開気孔内が繊維状結晶で充
填されていた。また、この繊維状結晶はEDXによりAl
2O3であることが確認された。この炭素質レンガは嵩密
度が1.7 g/cm3 であり、JISR 2205により測定した見掛
け気孔率は10.2%、JIS R 2206に従って測定した圧縮強
さは350 Kg/cm2であった。さらに、この炭素質レンガの
耐アルカリ性と耐溶銑侵食性を次の方法で試験した。
The internal structure of the obtained carbonaceous brick was SEM
As a result of observation, the open pores in the brick were filled with fibrous crystals. In addition, this fibrous crystal is
It was confirmed to be 2 O 3 . This carbonaceous brick had a bulk density of 1.7 g / cm 3 , an apparent porosity measured according to JIS R 2205 of 10.2%, and a compression strength measured according to JIS R 2206 of 350 Kg / cm 2 . Further, the alkali resistance and the hot metal erosion resistance of this carbonaceous brick were tested by the following method.

【0037】耐アルカリ性試験 耐アルカリ性はCAMP-ISIJ vol.6(1993)-932 に記載のカ
リウムと炭素質レンガの反応試験で評価した。この時の
レンガ試料温度は600 ℃、炉内雰囲気はArであり、1時
間保持した。耐アルカリ性の評価は試験後、炉外に取り
だした試料の膨張率および外観変化により評価した。膨
張率は成形方向に対して平行方向 (円筒の中心軸方向)
での膨張率を試験前の長さで割った値である。
Alkali resistance test Alkali resistance was evaluated by a reaction test between potassium and carbonaceous bricks described in CAMP-ISIJ vol.6 (1993) -932. At this time, the brick sample temperature was 600 ° C., the atmosphere in the furnace was Ar, and it was held for 1 hour. The alkali resistance was evaluated by the expansion coefficient and appearance change of the sample taken out of the furnace after the test. Expansion rate is parallel to the molding direction (direction of the central axis of the cylinder)
It is the value obtained by dividing the coefficient of expansion by the length before the test.

【0038】耐溶銑侵食性試験 レンガの試料をアルゴン雰囲気下、1500℃の溶銑中に2
時間浸漬した後、サンプルの残存厚みを比較して行っ
た。評価は、実施例1での結果を100 とした相対値であ
る耐溶銑侵食性指数により表す。この数値が大きいほ
ど、耐溶銑侵食性に優れている。試験結果は、炭素質レ
ンガの製造条件およびその特性とともに、表1にまとめ
て示す。
Hot metal erosion resistance test A brick sample was placed in hot metal at 1500 ° C. under an argon atmosphere for 2 hours.
After soaking for a period of time, the remaining thickness of the samples was compared. The evaluation is represented by a hot metal erosion resistance index which is a relative value with the result of Example 1 being 100. The larger this value, the better the hot metal erosion resistance. The test results are summarized in Table 1 together with the production conditions of carbonaceous bricks and their characteristics.

【0039】(実施例2)粉末混合物の配合割合を、人
造黒鉛80%とAl粉末20%に変えた以外は、実施例1と同
様に炭素質レンガを作製した。
(Example 2) A carbonaceous brick was produced in the same manner as in Example 1 except that the blending ratio of the powder mixture was changed to 80% artificial graphite and 20% Al powder.

【0040】(実施例3)炭素原料として実施例1で用
いたのと同様の人造黒鉛と粒径0.3 mm以下の焙焼無煙炭
を使用し、人造黒鉛70%、焙焼無煙炭25%、およびAl粉
末5%からなる粉末混合物を用いて、実施例1と同様に
炭素質レンガを作製した。
Example 3 As the carbon raw material, the same artificial graphite as that used in Example 1 and roasted anthracite having a particle size of 0.3 mm or less were used. 70% artificial graphite, 25% roasted anthracite, and Al A carbonaceous brick was produced in the same manner as in Example 1 using a powder mixture containing 5% of powder.

【0041】(比較例1)実施例1と同じ配合割合で同
様に炭素質レンガを作製したが、用いたAl粉末は平均粒
度が30μm、純度95.5%のものであった。
(Comparative Example 1) A carbonaceous brick was prepared in the same manner as in Example 1, but the Al powder used had an average particle size of 30 μm and a purity of 95.5%.

【0042】(比較例2)Al粉末に代えてSi粉末 (平均
粒径15μm、純度99.5%)を使用し、実施例1と同じ配
合割合で同様に炭素質レンガを作製した。これらの試験
結果と製造条件も、表1に併せて示す。
(Comparative Example 2) Si powder (average particle size: 15 μm, purity: 99.5%) was used in place of the Al powder, and a carbonaceous brick was produced in the same manner as in Example 1 with the same mixing ratio. The test results and manufacturing conditions are also shown in Table 1.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】(実施例4)炭素原料として粒径範囲2〜
0.002mm の人造黒鉛と粒径0.3 mm以下の焙焼無煙炭を使
用した。人造黒鉛70%、焙焼無煙炭25%、およびAl粉末
(平均粒径15μm、純度95.5%) 5%からなる粉末混合
物100 部に、結合材としてタールピッチ10部を加えてア
イリッヒミキサーにより混練し、次いで油圧プレスを使
用して、800 kg/cm2の加圧下に230 ×114 ×65 mm の並
形レンガを成形し、100 %N2 ガスを流通させた雰囲気
(N2 ガス分圧1atm)中、1400℃で24時間焼成して、炭
素質レンガを作製した。
Example 4 As a carbon raw material, a particle size range of 2 to
Artificial graphite of 0.002 mm and roasted anthracite with a grain size of 0.3 mm or less were used. 70% artificial graphite, 25% roasted anthracite, and Al powder
(Average particle size 15 μm, Purity 95.5%) To 100 parts of 5% powder mixture, add 10 parts of tar pitch as a binder and knead with an Eirich mixer. Then, using a hydraulic press, 800 kg / cm 2 An atmosphere in which 230 × 114 × 65 mm parallel bricks were molded under the pressure of 100% N 2 gas was passed.
In (N 2 gas partial pressure 1 atm), it was fired at 1400 ° C. for 24 hours to produce a carbonaceous brick.

【0045】得られた炭素質レンガの内部構造をSEM
で観察した結果、レンガ内の開気孔内が繊維状結晶で充
填されていた。また、この繊維状結晶はEDXによりAl
N であることが確認された。この炭素質レンガは嵩密度
が1.74 g/cm3、見掛け気孔率は10.3%、圧縮強さは370
Kg/cm2であった。また、JIS R 2213に準じて測定した曲
げ強さは160 Kg/cm2、レーザーフラッシュ法で測定した
常温での熱伝導率と25〜1000℃での線膨張率は、それぞ
れ42 W/mK および0.4 %であった。
The internal structure of the obtained carbonaceous brick was SEM
As a result of observation, the open pores in the brick were filled with fibrous crystals. In addition, this fibrous crystal is
It was confirmed to be N. This carbonaceous brick has a bulk density of 1.74 g / cm 3 , an apparent porosity of 10.3% and a compressive strength of 370.
It was Kg / cm 2 . Further, the bending strength measured according to JIS R 2213 is 160 Kg / cm 2 , the thermal conductivity at room temperature and the linear expansion coefficient at 25 to 1000 ° C. measured by the laser flash method are 42 W / mK and It was 0.4%.

【0046】さらに、この炭素質レンガの耐アルカリ性
と耐溶銑侵食性を実施例1に記載した方法で試験した。
なお、以下の実施例および比較例での耐溶銑侵食性指数
は、この実施例4での結果を100 とした場合の相対値と
して示す。
The carbonaceous bricks were further tested for alkali resistance and hot metal erosion resistance by the method described in Example 1.
The hot metal erosion resistance index in the following examples and comparative examples is shown as a relative value when the result in this example 4 is 100.

【0047】(実施例5)粉末混合物の配合割合を、人造
黒鉛70%、焙焼無煙炭10%、およびAl粉末20%に変えた
以外は、実施例4と同様に炭素質レンガを作製した。
(Example 5) A carbonaceous brick was produced in the same manner as in Example 4 except that the blending ratio of the powder mixture was changed to 70% artificial graphite, 10% roasted anthracite, and 20% Al powder.

【0048】(実施例6)粉末混合物の配合割合を、人造
黒鉛25%、焙焼無煙炭70%、およびAl粉末5%に変えた
以外は、実施例4と同様に炭素質レンガを作製した。
Example 6 A carbonaceous brick was produced in the same manner as in Example 4 except that the blending ratio of the powder mixture was changed to 25% artificial graphite, 70% roasted anthracite and 5% Al powder.

【0049】(比較例3)粉末混合物の配合割合を、人造
黒鉛70%および焙焼無煙炭30%に変えた以外は、実施例
4と同様に炭素質レンガを作製した。即ち、本例では、
粉末混合物中にAl粉末を加えなかった。
Comparative Example 3 A carbonaceous brick was produced in the same manner as in Example 4 except that the blending ratio of the powder mixture was changed to 70% artificial graphite and 30% roasted anthracite. That is, in this example,
No Al powder was added to the powder mixture.

【0050】(比較例4)粉末混合物の配合割合を、人造
黒鉛70%、焙焼無煙炭25%およびAl粉末 (平均粒径30μ
m、純度95.5%) 5%に変えた以外は実施例4と同様に
炭素質レンガを作製した。
(Comparative Example 4) The mixing ratio of the powder mixture was as follows: artificial graphite 70%, roasted anthracite 25% and Al powder (average particle size 30μ
m, purity 95.5%) A carbonaceous brick was produced in the same manner as in Example 4 except that the content was changed to 5%.

【0051】以上の実施例4〜6と比較例3〜4で得ら
れた炭素質レンガの試験結果および製造条件を表2にま
とめて示す。
Table 2 shows the test results and manufacturing conditions of the carbonaceous bricks obtained in Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 to 4 described above.

【0052】[0052]

【表2】 [Table 2]

【0053】表1および表2から明らかなように、常法
によりAl粉末を配合しないで炭素質レンガを製造した比
較例2、3では、レンガの見掛け気孔率は17.4〜18.4%
で、耐アルカリ性にも劣っており、耐アルカリ性試験で
レンガに亀裂が発生し、その時の膨張率は1.2 %と大き
かった。
As is clear from Tables 1 and 2, in Comparative Examples 2 and 3 in which carbonaceous bricks were produced by a conventional method without adding Al powder, the apparent porosity of the bricks was 17.4 to 18.4%.
However, it was also inferior in alkali resistance, and cracks occurred in the bricks in the alkali resistance test, and the expansion rate at that time was as large as 1.2%.

【0054】これに対し、本発明に従って、炭素原料に
平均粒径22μm以下の微細なAl粉末を配合して、COま
たはN2 含有雰囲気中で焼成して得た炭素質レンガは、
見掛け気孔率が11%以下と小さく、耐アルカリ性が著し
く向上して、耐アルカリ性試験でレンガ外観が変化せ
ず、膨張率は0.3 %未満と非常に低下した。また、N2
雰囲気中で焼成した場合には、開気孔内を充填する物質
がAlN であるため、強度と熱的特性も向上した。
On the other hand, according to the present invention, a carbonaceous brick obtained by blending a carbon raw material with fine Al powder having an average particle size of 22 μm or less and firing it in an atmosphere containing CO or N 2 is
The apparent porosity was as small as 11% or less, the alkali resistance was remarkably improved, the brick appearance did not change in the alkali resistance test, and the expansion coefficient was very low, less than 0.3%. Also, N 2
When fired in an atmosphere, the material filling the open pores was AlN, so the strength and thermal properties were also improved.

【0055】しかし、炭素原料にAl粉末を配合しても、
Al粉末の平均粒径が25μmを超えると、比較例1、4に
示すように、見掛け気孔率は低下するものの、耐アルカ
リ性の改善は十分ではなく、特に膨張率はなお大きいま
まであった。また、Al粉末の変わりにSi粉末を配合した
場合には、平均粒径が25μm以下であっても、比較例2
に示すように、見掛け気孔率、耐アルカリ性とも、金属
粉末を配合しない比較例3と同じ結果であり、Si粉末の
配合は全く効果がないことがわかる。
However, even if Al powder is blended with the carbon raw material,
When the average particle diameter of the Al powder exceeds 25 μm, as shown in Comparative Examples 1 and 4, although the apparent porosity is lowered, the alkali resistance is not sufficiently improved, and the expansion coefficient is still large. In addition, when Si powder was mixed instead of Al powder, Comparative Example 2 was used even if the average particle diameter was 25 μm or less.
As shown in Table 1, the apparent porosity and the alkali resistance are the same as those of Comparative Example 3 in which the metal powder is not mixed, and it can be seen that the Si powder is not effective at all.

【0056】以上より、本発明により、従来の炭素質レ
ンガの欠点であった耐アルカリ性が改善され、強度、熱
的性質、耐溶銑侵食性などの他の特性も同レベルに保持
されるか、やや改善される。従って、本発明の炭素質レ
ンガを高炉炉底部の内張り用に使用することによって、
高炉寿命の著しい延命を図ることができる。
From the above, according to the present invention, alkali resistance, which is a drawback of conventional carbonaceous bricks, is improved, and other properties such as strength, thermal properties, and hot metal erosion resistance are maintained at the same level. Slightly improved. Therefore, by using the carbonaceous brick of the present invention for lining the bottom of the blast furnace,
The life of the blast furnace can be remarkably extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】Al2O3(s)の安定領域を、COガス分圧と温度と
の関係で示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a stable region of Al 2 O 3 (s) as a relationship between CO gas partial pressure and temperature.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 35/52 D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location C04B 35/52 D

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 開気孔の一部が繊維状のアルミニウム酸
化物および/または窒化物結晶によって充填されてい
る、見掛け気孔率が11%以下、耐アルカリ性試験での膨
張率が0.5 以下の、低気孔率で耐アルカリ性に優れた高
炉用炭素質レンガ。
1. An open porosity partially filled with fibrous aluminum oxide and / or nitride crystals, having an apparent porosity of 11% or less and an expansion coefficient in an alkali resistance test of 0.5 or less, low. Carbonaceous brick for blast furnace with high porosity and excellent alkali resistance.
【請求項2】 1種または2種以上の炭素原料、平均粒
径が25μm以下の金属アルミニウム粉末、および有機系
結合材を含む混合物を混練・成形後、CO含有還元性雰
囲気中または窒素含有不活性雰囲気中で焼成することを
特徴とする、気孔率が低く、耐アルカリ性に優れた高炉
用炭素質レンガの製造方法。
2. After kneading and molding a mixture containing one or more carbon raw materials, metallic aluminum powder having an average particle size of 25 μm or less, and an organic binder, in a CO-containing reducing atmosphere or a nitrogen-free atmosphere. A method for producing a carbonaceous brick for a blast furnace, which has a low porosity and is excellent in alkali resistance, which is characterized by firing in an active atmosphere.
【請求項3】 金属アルミニウム粉末の配合量が炭素原
料と金属アルミニウム粉末との合計量に基づいて 0.1〜
20wt%の範囲である請求項2記載の方法。
3. The blending amount of the metallic aluminum powder is 0.1 to 10 based on the total amount of the carbon raw material and the metallic aluminum powder.
The method according to claim 2, which is in the range of 20 wt%.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005162607A (en) * 2003-12-03 2005-06-23 Sgl Carbon Ag Carbon brick having microporosity and method for manufacturing the same
WO2012117626A1 (en) 2011-03-02 2012-09-07 黒崎播磨株式会社 Refractory
JP2017081810A (en) * 2015-10-30 2017-05-18 Jfeスチール株式会社 Carbon-containing fired brick refractory

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